复旦仪器分析与物理化学实验课件15原电池电动势的测定及其应用

化学系基础实验中心原电池电动势的测定及其应用─ElectromotiveForceofGalvanicCell实验目的一.测定Zn-Cu电池的电动势和Cu、Zn电极的电极电势二.学会一些电极的制备和处理方法三.掌握电位差计的测量原理和正确使用方法四.分析测量结果和理论值的差异，并给出可能的误差来源基本原理I.原电池测定时需要达到的几个基本条件电池反应是可逆的不存在不可逆的液接界对消法（电位差计）盐桥（正负离子淌度接近）可逆条件0I基本原理II.Zn-Cu电池的工作原理222/2/1ln2()1ln2()CuCuZnZnRTFaCuRTFaZn2222()()ZnCuaZnmaCum921228(298)(298)TTT22222222(())2(())2(())(())ZnZnaZneCuaCueCuZnCuaCuZnaZnCu负极正极离子活度系数P382仪器试剂•UJ-25型电位差计•标准电池（1964）•检流计（指零仪）•干电池组（3V）•饱和甘汞电极•电极管（两根）•Cu、Zn、Ag、Pt电极•电极架•电镀装置•针筒•连接导线•恒电流仪•镀铜溶液•饱和硝酸亚汞（汞）•硫酸锌水溶液(0.1molL-1)•硫酸铜水溶液(0.1,0.01molL-1)•饱和KCl溶液•0.1molL-1HCl实验I.电极制备A.Ag/AgCl电极*Ag/AgCl制备完成之后需要在含饱和AgCl和一定浓度的KCl溶液中老化1-2天。因此这里制备的主要目的是了解操作过程，并和饱和甘汞为参比时的精度做比较。*阳极氧化电流为-0.6～-0.8mA(恒电流氧化)Ag丝：氨水内浸泡自来水和蒸馏水清洗注意：饱和AgCl的添加Ag丝Pt电极10-15min-5.0mA,10sAg/AgCl电极不同条件下的形貌Ag/AgCl电极在大电流阳极氧化时的SEM照片（Left）低倍形貌（Right）5000倍-0.70mA,10minAg/AgCl电极不同条件下的形貌Ag/AgCl电极在小电流阳极氧化时的SEM照片（Left）低倍形貌（Right）5000倍实验I.电极制备B.Zn电极Zn电极制备的过程中本来需要汞齐化，而由于并非首次使用，已经经过多次汞齐化，所以汞齐化步骤可以忽略。实验装置里的夹子换成了玻璃珠Zn－Cu电池构建示意图实验I.电极制备C.Cu电极Cu电极制备的过程中为恒电流电镀：-10.0mA，时间1h以上（一般为3h）。实验装置里的夹子换成了玻璃珠实验II.电池的测量A.电池组合14221412241411444(0.100)((0.1000)(((0.1000)((0.1000)(0.1000)(0.1000)(ZnZnSOmolLKClHgClHgZnZnSOmolLKClAgClAgHgHgClKClCuSOmolLCuAgAgClKClCuSOmolLCuZnZnSOmolLCuSOmolLCuCuCuSO饱和)饱和)饱和)饱和)1140.0100)(0.1000)molLCuSOmolLCu实验II.电池的测量B.电动势测定－检流计注意：检流计里悬挂镜子的张丝很细，对张丝的保护是本实验的要点之一实验II.电池的测量B.电动势测定－电位差计电路中的电流限定在0.0001A!II.电池的测量B.电动势测定－标准电池（P269）实验饱和式标准电池结构示意图负极正极22244244(222(+2CdCdHgCdeHgSOeHgSOCdCdHgHgSOCdSOHg齐）齐）性能指标饱和式不饱和式可逆性好差重现性好差稳定性好差温度系数高很小测量精度高低操作性较低方便22034639.94(20)0.929(20)0.0090(20)0.0006(20)]10tEEtttt－[实验II.电池的测量B.电动势测定－连接和测量*注意正负极*注意标准电池预设补偿旋钮后两位的设定(校正公式P198)*先使标准电池一路为零，然后再测未知电池*注意未知电池的预设值(计算)注意：粗检测时光标在一小格范围内，才能用细检测按钮！电极温度/oC电极电势/V温度系数AgAgClKCl(饱和)250.1981=-1.010-3SCE(饱和甘汞)250.2415=-7.6110-4Cu2+/Cu250.3419=-1.610-5Zn2+/Zn25-0.7627=0.100=0.62数据处理计算饱和甘汞在实验温度下的电极电势根据与饱和甘汞组成电池的测量值，分别计算Cu和Zn的根据有关公式计算Zn-Cu电池的理论电动势E理，并与实验值E实进行比较298,,TT921228(298)(298)TTT思考题•Ag/AgCl电极制备过程中，在阳极氧化之后为什么表面会有紫褐色的氧化层？•新鲜制备的Cu电极表面是什么颜色？•Ag/AgCl电极的电极管中有饱和AgCl的原因？•Ag/AgCl电极为什么必需放在电极管里，而不能直接放在盐桥里测试？•标准电池本身不能倒置？•浓差电池的电动势测量过程中，会有不断下降的现象，其原因可能是什么？•检流计光点总向一个方向偏转，可能原因是什么？